Elektronenröhre

Elektronenröhren sind Elektronische Bauelemente, die aus einem evakuierten Gefäß bestehen, in die verschiedene Elektroden, mindestens aber eine Kathode und eine Anode eingelassen sind.

Die Elektronenröhre wurde 1902 vom englischen Physiker Ambros Flemming entdeckt. Sie ist ein Steuerungs- und Verstärkungsorgan der Elektrotechnik, das auf der Erscheinung beruht, dass aus glühenden Stoffen Elektronen in den freien Raum austreten. Die Elektronenemmision kann im Vakuum zwischen der negativen Elektrode(Glühkathode) und einer positiv geladenen weiteren Elektrode (Anode) einen Elektronenstrom unterhalten. Da eine Elektronröhre mit zwei Elektroden den Anodenstrom nur in einer Richtung durchlässt, dient sie als Gleichrichter. Durch ein in den Elektronenstrom eingebautes Gitter lässt sich der Emissionsstrom steuern, wenn am Gitter verschiedene Spannungen angelegt werden, die entweder den Elektronenstrom hemmen oder vergrößern. Darauf beruht die Verwendung der Elektronenröhre als Verstärker- oder Senderöhre. Je nach Verwendungszweck, Elektronenanzahl und Röhrencharakteristik gibt es viele Hunderte von Röhrentypen.

Der Elektronenstrom, der bei Anlegen einer Spannung zwischen diesen beiden Elektroden den luftentleerten Raum durchfließt, kann in seiner Richtung und Stärke durch die Einwirkung von elektrischen (Steuerspannungen) und magnetischen Feldern beeinflusst werden. Die Beeinflussung der Stärke nennt man auch Modulation. Ein gerichteter Elektronenstrom wird auch als Elektronenstrahl bezeichnet.

Die Elektronen werden mittels Feldemission an einer spitz geformten oder thermisch an der beheizten Kathode ausgesendet (emittiert) und im einfachsten Fall an der einzigen anderen Elektrode, der meist positiv aufgeladenen Anode, aufgefangen. Darüber hinaus kann eine Röhre noch eine Reihe weiterer Elektroden enthalten, wie zum Beispiel ein oder mehrere Gitter oder als Elektronenoptik wirksame Elektroden wie zum Beispiel der Wehneltzylinder oder magnetische Spulen. Das Vakuum in der Röhre ist notwendig, damit die Elektronen eine ausreichende freie Weglänge haben und nicht durch Gasmoleküle abgebremst werden.

Daneben gibt es auch gasgefüllte Elektronenröhren, wie das Thyratron zur Realisierung der Phasenanschnittsteuerung. Sie sind heute fast vollständig von Thyristoren verdrängt worden.

Beispiele für Elektronenröhren sind:

• Bildröhre, Bildverstärker
• Röhrendiode
• Triodenröhre, die einfachste Verstärkerröhre
• Dioden mit mehreren Gittern, wie die Tetrode und Pentode
• Braunsche Röhre
• Röntgenröhre
• Plumbicon
• Klystron
• Wanderfeldröhre
• Magnetron
• Liebenröhre
• Sekundärelektronenvervielfacher und Photomultiplier

Beispiele für gasgefüllte Elektronenröhren

• Thyratron
• Ignitron
• Excitron

Die meisten dieser Röhren sind heute bis auf Randbereiche von Halbleiterbauelementen wie Transistoren und Dioden verdrängt. Ausnahmen bilden Hochleistungs-Hochfrequenzröhren als Senderöhren in der Radar- und Funk-Technik, die bis heute die günstigste Möglichkeit darstellen, Hochfrequenz hoher Leistung zu erzeugen. Hierbei kommen sowohl Trioden und Mehrgitterröhren als auch Klystrons und Magnetrons zum Einsatz. Auch in HiFi-Verstärkern werden neben Transistoren nach wie vor auch noch Röhren verwendet.

Die Braunsche Röhre ist in Fernsehgeräten und Computerbildschirmen noch nicht von LCD-Anzeigen und Mikrospiegel-Projektionssystemen verdrängt, Röntgenröhren sind neben Quellen, die Teilchenbeschleuniger enthalten, die in Medizin und Forschung am weitesten verbreitete Quelle für Röntgenstrahlen. Magnetrons finden unter anderem im Mikrowellenherd weite Verwendung.

Siehe auch: Vakuumröhre, Transistor, Kathodenstrahlröhre, Gleichrichtung